LTST-C191TBKT ブルーSMD LED データシート - 外形寸法 3.2x1.6x0.55mm - 電圧 2.8-3.8V - 電力 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C191TBKTは、現代のスペース制約の厳しい電子アプリケーション向けに設計された表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。これは超薄型チップLEDのカテゴリーに属し、わずか0.55mmという非常に低いプロファイルを特徴としています。この特性により、薄型の民生電子機器におけるバックライト、携帯機器のインジケータランプ、および垂直方向のスペースが限られているステータス表示などに最適な選択肢となります。本デバイスは、高効率の青色光を生成する業界標準であるInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップを採用しています。8mm幅のテープに実装され、標準的な7インチ径のリールに供給されるため、量産で使用される高速自動実装機との完全な互換性を備えています。

1.1 主要な特徴と利点

このLEDの主な利点は、その物理的および電気的設計に由来します。最も注目すべき特徴は、厚さ0.55mmの超薄型設計であり、これはエンド製品の薄型化トレンドに直接対応しています。グリーン製品に分類され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、国際的な環境基準を満たしています。InGaNチップ技術により、小さな光源から高い光度が得られます。EIA（エレクトロニクス工業会）標準のパッケージフットプリントにより、幅広い既存のPCB（プリント基板）レイアウトおよび設計ライブラリとの互換性が確保されています。さらに、SMD部品の実装で主流である標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されており、製造ワークフローを簡素化します。

2. 技術仕様：詳細分析

このセクションでは、信頼性の高い回路設計に不可欠な、デバイスの絶対最大定格および動作特性の詳細な内訳を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。最大連続DC順方向電流（I_F）は20mAです。デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下では、より高いピーク順方向電流100mAが許容されます。総消費電力は76mWを超えてはならず、これはパッケージがPCBに熱を伝達する能力によって制限されます。動作温度範囲は-20°Cから+80°C、保管温度範囲は-30°Cから+100°Cです。実装時には、最大10秒間、ピーク温度260°Cの赤外線リフローはんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、標準環境温度（T_a）25°C、順方向電流20mAで測定されます。これらは、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 光度（I_V）：最小28.0mcdから最大180.0mcdの範囲です。特定のユニットの実際の値は、そのビンコードに依存します（セクション3参照）。光度は、人間の目の視感度応答曲線に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：広い130度の角度で、光度がオンアクシス（0°）値の半分に低下するオフアクシス点として定義されます。これはランバートまたはニアランバートの放射パターンを示しており、集光ビームではなく広範囲の照明を必要とするアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λ_P）：標準値は468nmです。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：465.0nmから475.0nmの範囲です。これは、人間の目がLEDの色と一致すると知覚する単一波長であり、CIE色度図から導出されます。色の一貫性のための重要なパラメータです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：約25nmです。これは発光の帯域幅を測定し、スペクトル純度を示します。青色InGaN LEDの典型的な値です。
• 順方向電圧（V_F）：20mA時で2.80Vから3.80Vの範囲です。正確な値はビニングされます（セクション3参照）。このパラメータは、電流制限回路を設計する上で極めて重要です。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5Vを印加した場合、最大10μAです。重要な点として、このLEDは逆方向動作用に設計されていません。この試験条件は特性評価のみを目的としています。回路で逆バイアスを印加するとデバイスが損傷する可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能別にビンに分類されます。LTST-C191TBKTは、主要パラメータに対して3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順方向電圧ビニング

ユニットは、20mA時の順方向電圧（V_F）に基づいて、ビンD7からD11に分類されます。例えば、ビンD7にはV_Fが2.80Vから3.00VのLEDが含まれ、ビンD11には3.60Vから3.80VのLEDが含まれます。各ビン内の許容差は±0.1Vです。同じ電圧ビンからLEDを選択することで、アレイ内での均一な輝度と消費電力の維持に役立ちます。

3.2 光度ビニング

光度は、コードN、P、Q、Rにビニングされます。ビンNは28.0-45.0mcdをカバーし、ビンRは最高範囲の112.0-180.0mcdをカバーします。各光度ビンの許容差は±15%です。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度レベルを選択し、視認性と電力効率のバランスを取ることができます。

3.3 主波長ビニング

色（主波長）は、2つのコードにビニングされます：AC（465.0-470.0nm）およびAD（470.0-475.0nm）。各ビンの許容差は±1nmです。この厳密な管理により、色のばらつきが最小限に抑えられ、マルチLEDバックライトや色合わせが重要なステータスインジケータなどのアプリケーションに不可欠です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが（例：スペクトル分布の図1、指向角の図6）、その意味合いはInGaN LEDでは標準的です。順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線は、典型的な指数関数的関係を示し、膝電圧は約2.8-3.0V付近になります。光度対順方向電流曲線は、定格電流までは一般的に線形であり、それを超えると加熱により効率が低下する可能性があります。主波長は通常、わずかな負の温度係数を持ち、接合温度が上昇すると長波長側（わずかに緑寄り）にシフトする可能性があります。広い130度の指向角曲線は、ニアランバート放射プロファイルを確認しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理的寸法

パッケージはEIA標準フットプリントに従います。主要寸法には、標準的な長さ3.2mm、幅1.6mm、および特徴的な高さ0.55mmが含まれます。PCBランドパターン設計のための詳細な寸法図がデータシートに提供されています。特に指定のない限り、すべての寸法の標準公差は±0.10mmです。

5.2 極性識別とパッド設計

LEDにはアノードとカソードがあります。極性は通常、パッケージ上のマーキングまたはフットプリントの非対称な特徴によって示されます。データシートには、リフロー時に確実なはんだフィレットが形成されるよう推奨されるはんだ付けパッド寸法が含まれており、これは電気的接続と機械的強度の両方にとって重要です。適切なパッド設計は放熱にも役立ちます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本デバイスは、鉛フリーはんだプロセスに適合しています。JEDEC標準に準拠した推奨赤外線リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータには、プリヒートゾーン（通常150-200°C）、最大260°Cを超えないピーク温度への制御されたランプアップ、およびはんだペーストに適した液相線以上時間（TAL）が含まれます。ピーク温度260°Cは10秒を超えてはなりません。正確なプロファイルは、使用する特定のPCB設計、部品、はんだペーストに対して特性評価を行う必要があることが強調されています。

6.2 手はんだ付け

はんだごてによる手はんだ付けが必要な場合は、先端温度を300°C以下に抑え、1回の操作での接触時間を最大3秒に制限することを推奨します。はんだごてからの過剰な熱は、小さなパッケージを容易に損傷させる可能性があります。

6.3 保管および取り扱い条件

LEDは湿気に敏感です。乾燥剤入りの元の密閉防湿バッグで保管する場合、温度は30°C以下、相対湿度は90%以下で、1年以内に使用してください。バッグを開封した後は、保管環境を30°C、60%RH以下に保ってください。周囲湿度に672時間（28日）以上さらされた部品は、リフローはんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングして、ポップコーン現象（蒸気圧によるパッケージのひび割れ）を防止する必要があります。元のバッグから出して長期保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器を使用してください。

6.4 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。常温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールにLEDを1分未満浸漬することを推奨します。指定外の化学洗浄剤は、プラスチックパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は、7インチ（178mm）径リール上の8mm幅エンボスキャリアテープです。各リールには、LTST-C191TBKT LEDが5000個含まれています。テープはトップカバーを使用して空のポケットをシールします。梱包はANSI/EIA 481-1-A-1994仕様に従います。生産残品については、最小梱包数量は500個です。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

超薄型プロファイルにより、このLEDは以下の用途に最適です：薄型キーボードやリモコンのキーバックライト、スマートフォン、タブレット、超薄型ノートPCのステータスインジケータ、自動車のダッシュボードや民生家電のパネル照明、高密度実装PCBにおける汎用青色インジケータ。

8.2 設計上の考慮事項と注意点

• 電流駆動：LEDは電流駆動デバイスです。常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F で計算します。最悪条件下でも電流が20mAを超えないようにするため、ビンまたはデータシートの最大V_Fを使用してください。
• ESD保護：InGaNチップは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱いおよび実装中は、適切なESD対策（リストストラップ、接地された作業台、導電性床）を使用する必要があります。
• 熱管理：電力は低いですが、LEDパッドからPCBの銅への良好な熱経路を確保することで、特に最大電流付近で駆動する場合の性能と寿命の維持に役立ちます。
• 逆電圧保護：デバイスは逆バイアス用に設計されていないため、回路内でLEDが逆電圧にさらされる可能性がある場合は、並列に保護ダイオード（カソードからアノードへ）を追加することを検討してください。

9. 技術比較と差別化

LTST-C191TBKTの主な差別化要因は、その0.55mmの高さであり、これは多くの標準SMD LED（例：高さがしばしば>0.8mmの0603または0402パッケージ）よりも薄くなっています。サイドビューLEDと比較すると、広い指向角を備えたトップエミッション形式を提供します。そのInGaN技術は、従来の青色LED技術よりも高い効率とより良い色飽和度を提供します。包括的なビニングシステムは、ビニングされていない、または緩くビニングされた代替品と比較して、より優れた色と輝度の一貫性を提供し、マルチLEDアプリケーションにとって重要です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源にはどの抵抗が必要ですか？

A: 最大V_F3.8V、目標I_F20mAを使用すると：R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60Ω。標準の62Ωまたは68Ωの抵抗が適しています。常に使用するLEDの実際のV_Fビンで確認してください。

Q: 3.3V電源で駆動できますか？

A: 可能ですが、注意が必要です。LEDのV_Fが範囲の上限（例：3.8V）にある場合、3.3V電源では完全に、またはまったく点灯しない可能性があります。最小V_F（2.8V）を確認し、信頼性の高い動作のために単純な抵抗ではなく定電流ドライバを使用する必要があるでしょう。

Q: 光度値はどのように解釈すればよいですか？

A: 光度（mcd）は、特定の方向（オンアクシス）での明るさを測定します。広い指向角は、この明るさが広い領域に広がっていることを意味するため、表面で知覚される明るさは距離と角度に依存します。比較のために、典型的な5mmスルーホールLEDは1000-5000mcdかもしれませんが、ビームははるかに狭くなります。

Q: 屋外使用に適していますか？

A: 動作温度範囲（-20°Cから+80°C）は多くの屋外条件をカバーしています。ただし、直射日光（UV）や天候への長時間の暴露は、プラスチックパッケージを劣化させる可能性があります。過酷な環境では、メーカーに適合性を確認し、保護コーティングを検討してください。

11. 実用的な設計と使用例

例1：マルチLEDステータスバー：10個の青色LEDでバーグラフを設計します。均一な外観を確保するために、同じ主波長ビン（例：すべてADビン）および同じ光度ビン（例：すべてPビン）からのLEDを指定します。トランジスタまたはLEDドライバICを介して共有される単一の定電流源で駆動し、同一の電流、したがって同一の輝度と色を保証します。

例2：薄型メンブレンスイッチのバックライト：0.55mmの高さにより、LEDは2mm未満の厚さのアセンブリ内でメンブレン層と拡散板の後ろに収まります。広い130度の指向角により、スイッチアイコンの均一な照明が確保されます。20mAではなく10-15mAの電流で十分な場合があり、消費電力と発熱を低減できます。

12. 技術原理の紹介

LTST-C191TBKTは、InGaN半導体技術に基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。量子井戸構造中の窒化インジウムガリウム合金の特定の組成が、バンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定します。青色光には、約2.6-2.7電子ボルト（eV）に対応するバンドギャップが必要です。プラスチックパッケージは、脆弱な半導体ダイを保護し、機械的構造を提供し、広い指向角をもたらす光出力を形成するレンズを組み込む役割を果たします。

13. 業界動向と発展

民生電子機器向けSMD LEDのトレンドは、小型化（より小さなフットプリントとより低いプロファイル）および高効率化（電力入力1ワットあたりのより多くの光出力）に向かって続いています。また、メーカーによる色の一貫性の向上とより厳密なビニングの推進もあります。環境適合性のための鉛フリーおよびハロゲンフリー材料の採用は標準となっています。アプリケーションの観点では、統合が鍵であり、LEDはドライバやセンサーと共同パッケージ化されたり、PCBに直接埋め込まれたりすることが増えています。基礎となるInGaN技術は成熟していますが、内部量子効率と寿命の漸進的な改善は続いています。